无人机和电动垂直起降飞行器(eVTOL)正掀起科技热潮,物流配送与紧急医疗救援将更为快捷,并为空中公共服务带来更高效率,前景无限。然而,随着这些新兴技术迅速发展,仍需跨越两大挑战:噪音污染和公众安全。无人机与eVTOL在低空操作时不仅会产生噪音,在微气象及建筑风场环境中更要面对飞行安全的考验。
香港科技大学(科大)太古航天工程学教授张欣教授和周朋教授正领导研究团队致力解决这些难题,他们将最尖端的航空航天工程研究与实际解决方案结合,推动无人机和eVTOL和谐地融入城市生活。
张教授说︰「无人机逐渐成为我们日常生活的一部分,我们必须正视和解决噪音与飞行安全的问题,才能赢得公众信任。我们的目标是让无人机真正『入屋』,成为都市生活的好帮手。」
噪音及安全为关键挑战
无人机与eVTOL虽带来前所未有的机遇,但低空飞行的挑战也不容忽视。它们产生的声响可能为公众带来滋扰,当某地方的无人机飞行量增加一倍,噪音水平将会提高约三分贝,足以影响居民的生活质素。
另一个关键考虑是安全因素,无人机穿梭于高楼林立的城市,需要面对难以预测的阵风及湍流,这些因素不仅增加飞行的不稳定性,更会扩大噪音排放。
周教授指出︰「城市环境复杂多变,风险更高,公众期望我们能做到万无一失。」
此外,目前针对无人机噪音与安全的领域仍面对多重挑战,包括相关的指引、法规和认证标准仍相当缺乏。有见及此,科大团队正以创新研究和解决方案填补这些缺口。
世界级设施助力创新突破
在科大空气动力学与声学实验中心及空气动力学、声学与噪声控制研究中心,张教授与周教授带领着一支跨学科团队,融合声学、空气动力学及以人为本的设计理念,并依靠自主研发的先进设施,推进研究。

其中的核心设备包括一个适合无人机噪音及空气动力学测试而设的2.5米静音风洞,以及一间8.1米无回音的消声室,这些设施使团队能模拟真实环境,精准测试和不断完善设计。
张教授表示:「这些独特的设施均由我们亲自设计并建造。早在十年前,公众仍未关注低空经济及其挑战时,科大便独具慧眼,大力投资大型设备,专注噪音及飞行安全研究评估,让我们在航空声学、空气动力学以至建模、模拟及测试方面累积了深厚的研究实力。我们期望能研发出更安静、更安全的无人机与eVTOL设计。」
团队同时开发了精密的专用软件,模拟无人机在城市环境的一举一动,研究人员能够预演各种复杂场景,在解决方案投入实际应用前进行严格测试。
打造更安静、安全的无人机
降低噪音是张教授和周教授团队的研究焦点,他们利用先进的模拟及测试技术,致力研发低噪音旋翼设计、静音飞行方案及飞行器设计。

除了改良硬件,团队也引领噪声感知飞行路线规划技术,其研发的软件系统运用算法仿真声音在城市的传播方式,从而规划出对居民干扰最小的飞行路线,并结合机器学习技术,模拟噪音对小区的实时影响。

张教授强调︰「创造更安静的无人机不只是关乎改良桨片或材料,更重要的是深刻理解并尊重城市的声音环境。」
引领政策制定及行业标准
团队的研究成果已突破实验室的范畴,他们的发现为制定城市无人机运行的国际噪音标准和本地法规提供重要的科学依据。这项工作直接填补了监管方面的空白,从而确保以公众福祉为首要考虑。
张教授表示︰「科技必须服务和造福社会,我们的愿景是让无人机提升大众的生活质量,而非造成滋扰。」
低空经济项目展现科大推动跨界别协作研究的力量,通过促进学术界、产业界及政策制定者建立伙伴关系,研究人员不仅能攻克技术难关,更能赢得社会认同,为低空经济的成功奠定基础。
展望宁静和谐的城市天空
对张教授和周教授而言,这项工作不仅是技术突破,更是塑造低空经济可持续未来的关键。要令无人机及城市空中交通飞行器成为值得市民信赖的好伙伴,解决噪音和安全问题至关重要。
科大团队的卓越工作影响深远,体现了大学坚决应对全球挑战的承诺,并为负责任科技创新树立全球典范。
透过科大团队的努力,低空经济将迎来技术与社会认可双赢局面。未来,无人机将在宁静的天空自由地翱翔,实现科技与社会和谐共处的美好愿景。